项目名称: 钙钛矿太阳能电池中载流子产生及传输过程的超快光谱研究

项目编号: No.21473076

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 数理科学和化学

项目作者: 高炳荣

作者单位: 吉林大学

项目金额: 80万元

中文摘要: 钙钛矿作为光伏材料,具有电荷传输性能优异、开路电压高等优势,其光电效率仅经过4年就达到了15%,成为最具潜力的新一代光伏材料。科学家们在新钙钛矿材料的开发和新器件结构的设计方面做了大量研究,但对一些关键机理仍然没有定论,比如钙钛矿材料的高电荷扩散能力是其优异性能的主要原因,但目前对影响电荷扩散能力的关键因素还不清楚。另外基于TiO2多孔薄膜的钙钛矿电池在紫外照射下产生缺陷态从而降低了电池的长期稳定性,缺陷态的形成受哪些因素影响及缺陷态如何影响电荷复合尚需澄清,这些机理的阐明对于进一步提高电池效率和寿命具有重要的意义.时间分辨光谱技术是研究器件中各基元过程的强有力工具,为解答这些关键问题提供可能。申请人在大量超快光谱前期工作的基础上,将综合使用多种时间分辨光谱手段,对钙钛矿光伏器件中的关键问题以及最基本的电荷分离及复合过程进行探索,获得其中光物理过程的全面图像,为提高电池效率和寿命做出贡献。

中文关键词: 超快光谱;飞秒瞬态吸收光谱;钙钛矿;太阳能电池;飞秒时间分辨荧光

英文摘要: Perovskite, as photovoltaic material, has the advantage of excellent charge diffusion ability and high open circuit voltage et al. The lab power conversion efficiency has reached 15% after only 4 years of research, which makes it the most potential new generation photovotaic material. Extensive researches have been carried out on new perovskite materials synthesis and new device structures design. However clear understanding of some key basic mechanisms is still lacking.Such as the factors that affect the high charge diffusion ability, which is the main reason for the high performance of perovskite solar cells. And It was found that perovskite cells base on mesoporous TiO2 will generate defects under UV exposure and decrease its long term stability. What are the main factors that affect the formation of the defects and how the defects have influence on the charge recombination. Clear understanding of these questions are important to further improve the power efficiency and long term stability. Time-resolved spectroscopy is a powerful tool to study each unit process happens in the photovotaic cells and to better understand these mechanisms. The applicant, baesd on abundent previous ultrafast spectrascopic working experiences, will systematically use several time-resolved spectroscopic systems to investigate the key problems in perovskite-based solar cells and the basic process of the charge seperation and recombination. We expect to gain a whole picture of the photophysics in the perovskite solar cells and to contribute to the increase of the power convesion efficiency and long term stability of the perovskite-based solar cells.

英文关键词: Ultrafast spectroscopy;femtosecond transient absorption;perovskite;solar cell;time-resolved fluorescence

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